More complex implementations

La cl´asica red de salida est´a formada por dos resonadores RC, uno a la frecuencia fundamental y otro a la tercera arm´onica. Trask (1999), propone un m´etodo para determinar los valores de los componentes de cada resonador. El circuito de la figura 43 muestra una red en paralelo L1 y C1 que resuena a la frecuencia fundamental fo,

mientras que para la redL2yC2 resuena al tercer arm´onico 3fo. En general, el capacitor

se considera como parte fundamental de la red de adaptaci´on a la salida total.

Figura 43: Red de adaptaci´on a la salida para un AP clase F

Las ecuaciones propuestas para encontrar el valor de los elementos son las siguientes:

C1 = α (1−α2_)·ω o·RL (65) donde: α = ωo−πBW ω0 (66) Ahora: L1 = 1 ω2 o ·C1 (67)

L2 = 160· L1·RL2 81·[(3·RL)2+ (2·ωo·L1)2] (68) C2 = 1 9·ω2 o ·L2 (69) C3 = 8·C2 (70)

Conociendo la frecuencia de operaci´on del AP clase F y proponiendo un ancho de banda de operaci´on (BW), podemos encontrar los valores de los elementos de la red de adaptaci´on a la salida a partir de las ecuaciones [65-70]. Estos valores calculados son una primera aproximaci´on y por lo tanto son valores que sirven para iniciar el proceso de optimizaci´on en el simulador ADS.

Figura 44: AP clase F con redes de elementos concentrados con punto de polarizaci´on Vgs=-2.3V y Vds=10V a 2GHz

concentrados. Para encontrar la impedancia ´optima a la fundamental, segundo y tercer arm´onico con el simulador, necesitamos hacer que el voltaje presentado en el drenador sea de forma cuadrada que es caracter´ıstica del AP clase F y as´ı encontrar la m´axima eficiencia (PAE) disponible para el AP con el transistor GaN RT233PD; por lo que la impedacias obtenidas para la frecuencia fundamental, segunda y tercer arm´onica se presentan en la tabla XVII.

Tabla XVII:Impedancia ´optima a la salida utilizando elementos concentrados

Frecuencia Impedancia ´optima a la salida

Fundamental 2 GHz 25.596+j14.546

2do arm´onico 4 GHz 10.203-j15.969 3er arm´onico 6 GHz 2.869+j8.024

El resultado de la simulaci´on del circuito de la figura 44 se presenta en la figura 45a, en donde se observa una forma de onda senoidal, tanto de corriente como voltaje presentada en la carga. La caracter´ıstica del AP clase F es la forma de onda cuadrada de voltaje en el drenador y por lo tanto esto se puede verificar en la figura 45b, que es presentada a la salida del drenador. En la figura 45c se muestra la l´ınea de carga para el AP clase F en el punto de operaci´on Vgs=-2.3V y Vds=10V. La figura 45d, muestra

el resultado del an´alisis a un s´olo tono, del AP clase F con elementos concentrados, el resultado de este an´alisis se muestra en la tabla XVIII.

Tabla XVIII: Caracter´ıstica del AP clase F con elementos concentrados

Pentrada [dBm] Psalida [dBm] Ganancia [dB] η drenador [%] PAE [%]

(a) (b)

(c) (d)

Figura 45: An´alisis del AP clase F con elementos concentrados: a)Se˜nal vista desde la carga, b) Formas de onda presentadas en el drenador, c) Recta de carga del AP d) Respuesta del AP a gran se˜nal

V.3.2

Red de adaptaci´on a la salida con elementos concentra-

dos para AP clase F inverso

En el caso del AP clase F inverso, la red de adaptaci´on a la salida debe comportarse como un corto circuito a arm´onicos impares y un circuito abierto para arm´onicos pares. En la propuesta de Aikawa y Honjo (2005), originalmente presentan una red de salida dise˜nada para un AP clase F y que puede ser compatible con un AP clase F inverso.

Figura 46: Red de adaptaci´on a la salida para AP clase F inverso

ventaja que tiene este circuito es que tiene dos elementos LC en paralelo para el primer circuito tanque. Esto hace queL1C1 resuene a la frecuencia fundamental,L2C2 resuena al segundo arm´onico y por ultimo L11C11 resuene al tercer arm´onico. Para que este circuito forme una onda cuadrada de corriente t´ıpica en un AP clase F inverso. En la figura 47, se muestra el esquema utilizado en ADS para el an´alisis y dise˜no del AP clase F inverso con elementos concentrados. El m´etodo de optimizaci´on de los elementos de la red de carga es el mismo que se explic´o en la secci´on anterior.

En la tabla XIX se muestra los valores de la impedancia ´optima para la fundamental, segundo y tercer arm´onico para el AP clase F inverso con elementos concentrados.

El resultado de simulaci´on del circuito de la figura 47 se muestra en la figura 48. En la figura 48a, se observa una forma de onda senoidal en la carga (RL), que a diferencia

del clase F, la forma de onda no es una senoidal ideal, pues es debido a los elementos de la red. Para el caso de la figura 48b se muestra la forma de onda t´ıpica del AP clase F inverso presentados a la salida del drenador. En la figura 48c se representa la recta de carga y por ´ultimo, en la figura 48d se presenta el resultado del an´alisis a un s´olo tono del AP clase F inverso con elementos concentrados. De esta figura se observa lo registrado en la tabla XX.

Figura 47: Red de adaptaci´on a la salida para AP clase F inverso inverso con punto de polarizaci´on Vgs=-2.3V y Vds=10V a 2GHz

Tabla XIX: Impedancia ´optima a la salida utilizando elementos concentrados para el dise˜no del AP clase F inverso

Frecuencia Impedancia ´optima a la salida

Fundamental 2 GHz 29.006+j14.321

2do arm´onico 4 GHz 2.536-j16.023 3er arm´onico 6 GHz 48.710+j4.472

Tabla XX: Caracter´ıstica del AP clase F inverso con elementos concentrados

Pentrada [dBm] Psalida [dBm] Ganancia [dB] η drenador [%] PAE [%]

Figura 48: An´alisis del AP clase F inverso con elementos concentrados: a)Se˜nal vista desde la carga, b) Formas de onda presentadas en el drenador, c) Recta de carga del AP d) Respuesta del AP a gran se˜nal

V.3.3

Red de adaptaci´on a la salida con elementos distribuidos